“物聯(lián)網(wǎng)”是指連接到互聯(lián)網(wǎng)的傳感器,，通過開放的專用連接,、自由共享數(shù)據(jù)和允許非預(yù)期應(yīng)用程序,，以互聯(lián)網(wǎng)的方式行事,，因此電腦可以了解周圍的世界,，成為類似人類的神經(jīng)系統(tǒng) ”凱文·阿什頓說（這個(gè)術(shù)語的發(fā)明者）。

　　在我們的上一篇文章中,，我們考慮了IoT的潛力——也被稱為“一切互聯(lián)網(wǎng)” ——在接下來的十年中，將推動NAND銷售,，從而使Micron（納斯達(dá)克股票代碼：MU）的利潤得以增加,。 本文將對體系架構(gòu)及其與內(nèi)存和存儲的交集做出更詳細(xì)地介紹。

　　存儲技術(shù)的含義是什么,？

　　IBM Research Almaden的研究總監(jiān)Jeffrey Welser最近發(fā)表了一篇題為“未來計(jì)算”的演講,，強(qiáng)調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)（以下稱IoT）在創(chuàng)造數(shù)據(jù)爆炸邊緣的重要性。我鼓勵大家去聽YouTube視頻,，下面給出了他所概述的一些要點(diǎn),，所有這些都與NAND（和其他形式的NVM）相關(guān)：

　　“過去十年收集到的數(shù)據(jù)中有90％沒有被捕獲或分析——我們只是把它丟掉了?！盵…]“我們創(chuàng)造數(shù)據(jù)的速度是創(chuàng)造帶寬的兩倍,。[…]即使我們希望我們無法將數(shù)據(jù)移動到云端?！薄?0%的有價(jià)值的傳感器數(shù)據(jù)在毫秒內(nèi)失去價(jià)值[…]”“（…在2017年是歷史上第一次） 我們在全球手機(jī)中的存儲量和計(jì)算能力都超出了數(shù)據(jù)中心的存儲量,。”

　　鑒于這些趨勢,，Welser的結(jié)論是,，計(jì)算的挑戰(zhàn)是將計(jì)算轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)上,，因?yàn)橐?guī)模和延遲限制將使其無法做任何事情。如果他是對的,，存儲技術(shù)的含義是什么,？他不會花時(shí)間在他的演講上，但也許我們可以花點(diǎn)時(shí)間來探討一下,。

　　上述Welser概述的第一個(gè)也是最明顯的趨勢是,，NAND對解決方案空間至關(guān)重要。spinning rust不適合這種情況,。它根本無法處理生成大量機(jī)器數(shù)據(jù)的環(huán)境的延遲要求,。這是否意味著NAND必然唯一的選擇？不,，當(dāng)然不是,。NAND的批評者正確地指出，NAND并不是實(shí)時(shí)環(huán)境的好選擇,。他們肯定是正確的,。寫入NAND器件比讀取它要慢得多。最重要的是,，由于媒介的制約,，寫入速度是非確定性的，而且權(quán)利級別也不高,。這使得NAND不太適用于實(shí)時(shí)傳感器環(huán)境,，在這種環(huán)境下，系統(tǒng)性能對于輸入的響應(yīng)必須被精確地執(zhí)行,，并且滿足功率預(yù)算的嚴(yán)格配給,。

　　目前市場上的一個(gè)競爭對手，例如,，Everspin Technologies（納斯達(dá)克股票代碼：MRAM）,，正在將其MRAM產(chǎn)品出售給實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用。IoT傳感器設(shè)備無疑將包含最適合其功能的各種類型的內(nèi)存,。 但是這些邊緣傳感器產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是多少,？這就是引入NAND的入口。重要的是,，雖然NAND并不是完美的存儲,，但由于其低成本和密度優(yōu)勢，因此NAND仍然是速度（bits）和經(jīng)濟(jì)（dollars）的主力,。事實(shí)上,，支持IoT的新型持久存儲器計(jì)算架構(gòu)將在整個(gè)解決方案領(lǐng)域包括各種各樣的內(nèi)存類型，包括3D XPoint,，MRAM,，ReRAM等,。

　　IoT背景下，NAND的應(yīng)用

　　那么,，在新興的IoT架構(gòu)中,，NAND將會有哪些特別的應(yīng)用？下面這個(gè)圖片給了我們很好的啟示：

　　(Source: Hewlett Packard Enterprise, LLC)（資料來源：Hewlett Packard Enterprise,，LLC）

　　NAND將填充階段2和3,，其中需要密集、相對低功耗和廉價(jià)的內(nèi)存來處理,、收集,、歸檔和分析傳感器數(shù)據(jù)?？紤]一下,，飛機(jī)管理系統(tǒng)的情況和連接到發(fā)動機(jī)和機(jī)身的無數(shù)傳感器。數(shù)據(jù)流可能是巨大的——GB /秒要求在工業(yè)環(huán)境中并不罕見——第二階段的網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須能夠收集這些數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行預(yù)處理,。如果考慮到與整個(gè)機(jī)身相結(jié)合的引擎輸入,，在這樣一個(gè)環(huán)境中，甚至一小時(shí)數(shù)據(jù)可以聚合成PB級的存儲空間,。

　　而且這只是一個(gè)中等規(guī)模的例子,。事實(shí)上，很難把握正在進(jìn)行某些大型項(xiàng)目的規(guī)模,。最大的可能是平方公里陣列,，它基本上是在這十年的最后階段所建造的一個(gè)軟件定義的望遠(yuǎn)鏡。它在南非和澳大利亞建成,，預(yù)計(jì)將在2021年開始服務(wù),。預(yù)計(jì)在第一階段，望遠(yuǎn)鏡每秒將產(chǎn)生大約160 TB的原始數(shù)據(jù),，需要通過exascale類的超級計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲和分析,。這相當(dāng)于超過10 Exabytes（EB）/天的數(shù)據(jù),，所有數(shù)據(jù)都需要處理和分發(fā),。在2028年全面建成后，每天生成的數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)為200 EB,。大規(guī)模本地存儲將是體系架構(gòu)的基本要求,。顯而易見的是，任何能夠處理此數(shù)據(jù)流的計(jì)算架構(gòu)必須將重要的計(jì)算和存儲能力集中在邊緣,。

　　針對上面提到的例子,，我們花點(diǎn)時(shí)間來探討一下推動邊緣計(jì)算的實(shí)際問題。還記得上面IBMer的聲明——數(shù)據(jù)的增長速度是帶寬的兩倍嗎,？ 那么在2020年,，SKA將產(chǎn)生的10個(gè)eb中的一個(gè)有多大呢,？（1 EB為10億TB）

　　這里有一個(gè)簡單的方法來看待移動這么多數(shù)據(jù)的問題。假設(shè)我們想通過1 Gbps鏈路發(fā)送1000 TB的數(shù)據(jù),。這將需要80天以上,。我們距離Exabyte還有很長的路要走，所以讓我們將數(shù)據(jù)增加到10,000 TB,，將網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸提升到10Gbps的鏈路,。這將需要三個(gè)月，毫無疑問,，你將看到這是怎么回事,。任何一種集中的云架構(gòu)都無法滿足邊緣上所有最平凡的數(shù)據(jù)傳輸要求。5G是否能拯救我們,？很抱歉,，并不能——目前的規(guī)格是5G上傳帶寬，每個(gè)移動基站達(dá)到10Gbps,，總共帶寬將與潛在的100萬個(gè)連接設(shè)備共享,。計(jì)算和分析必須走向邊緣，這意味著網(wǎng)關(guān)和分析服務(wù)器將不得不適應(yīng)需要分析和減少的大量數(shù)據(jù),。

　　這一結(jié)論反映在當(dāng)前關(guān)于萬維網(wǎng)在帶寬和數(shù)據(jù)流量方面的物理限制的研究中,。Cisco目前估計(jì)，到2020年,，總的網(wǎng)絡(luò)流量將從今天的1.1 ZB數(shù)字增加到2.3 ZB,。與此形成鮮明對比的是，IDC最近估計(jì),，到2025年,，每年將生成163個(gè)ZB數(shù)據(jù)。顯然,，像大型科學(xué)和大型監(jiān)視這樣的巨大應(yīng)用將壓倒任何不專注于邊緣數(shù)據(jù)捕獲和實(shí)時(shí)處理和分析的體系結(jié)構(gòu),。這是NAND閃存的領(lǐng)域。

　　我們再來考慮另外一個(gè)案例,，可作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)洪流的一個(gè)很好的例子,。下面，您將看到Cisco研究的圖形,，其中涉及連接的“智能”城市生成的數(shù)據(jù),。（美國有53個(gè)SMSAs，人口超過100萬）

　　構(gòu)成“智能電網(wǎng)”的大型應(yīng)用之一就是街道照明,。GE（紐約證券交易所：GE）最近向圣地亞哥市出售了一個(gè)綜合系統(tǒng),，將減少60％的城市能源消耗，從而節(jié)省了240萬美元,。 而且,，這只是一個(gè)開始,，根據(jù)城市的新聞稿：

　　這個(gè)3200臺智能傳感器的部署將是世界上最大的城市“物聯(lián)網(wǎng)”平臺的部署。 […]城市將安裝智能節(jié)點(diǎn),，可以使用實(shí)時(shí)的匿名傳感器數(shù)據(jù)來執(zhí)行諸如直接打開停車位,，幫助緊急情況下的第一批救援人員，跟蹤碳排放和識別可以改善的十字路口行人和騎自行車的人,。這些信息可用于支持圣地亞哥的“Vision Zero”戰(zhàn)略,，以消除交通事故（死亡）和嚴(yán)重傷害。

　　IoT對NAND的挑戰(zhàn)

　　應(yīng)該清楚的是,，這些應(yīng)用程序在財(cái)政上是具有吸引力和有益處的,，具有引人注目的ROIs。 像圣地亞哥這樣的早期創(chuàng)新者,，在這十年的最后幾年中獲得了經(jīng)驗(yàn),，我們可以很容易地預(yù)見到，隨著時(shí)間的推移,，物聯(lián)網(wǎng)所有組件的需求將會呈指數(shù)級增長,。NAND閃存對解決方案空間至關(guān)重要，對NAND的需求將相應(yīng)增長,?？聪旅娴膱D表，Cisco的顧問通過用例繪制了IoT實(shí)施的挑戰(zhàn),。

　　請注意右側(cè)的用例“聚合”級別空間如何擴(kuò)展,。隨著用例復(fù)雜性的增加，越來越多的數(shù)據(jù)被生成,，必須在精細(xì)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心之前進(jìn)行分析和預(yù)處理,。這是NAND應(yīng)用的領(lǐng)域。 另一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是,，即使需要滯留在云中的數(shù)據(jù),，也必須快速（如果不是實(shí)時(shí)的）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便可以獲得系統(tǒng)范圍的目標(biāo),。例如,，一個(gè)自主車隊(duì)?wèi)?yīng)用程序。汽車中的邊緣系統(tǒng)可能會對外部事件做出回應(yīng)（例如,，一塊石頭滑過阻擋了高速公路）使車停止使用,。邊緣系統(tǒng)將通過停止車輛來響應(yīng),，將車輛上網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的狀態(tài)信息（包括包括車輛周圍的區(qū)域的圖像,、乘客數(shù)據(jù)、車輛系統(tǒng)信息等）的狀態(tài)信息更新到車輛上的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng),，執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆治?，并為云生成相對簡單的更新包,。根?jù)從網(wǎng)關(guān)收到的數(shù)據(jù)和建議，云端車隊(duì)管理系統(tǒng)將及時(shí)重新配置和平衡其車隊(duì)可用性數(shù)據(jù)庫,，以盡可能地滿足客戶服務(wù)目標(biāo),。

　　有幾個(gè)問題出現(xiàn)了，但最相關(guān)的是以下幾個(gè),。NAND閃存對于內(nèi)存行業(yè)的需求如何,？這是前四個(gè)做法。

　　1.機(jī)器生成的數(shù)據(jù)只是開始對整體存儲需求產(chǎn)生影響,。隨著實(shí)施在當(dāng)前十年的平衡發(fā)展和成熟,，由于需求曲線的急劇變化，業(yè)界將很難快速建造晶圓廠（fabs）來滿足需求,。由于長達(dá)兩年的時(shí)間導(dǎo)致NAND晶圓（fab）的出現(xiàn),，供應(yīng)商已經(jīng)有一種固有的偏見，來延緩容量的增加,，直到需求的形狀和范圍得到充分的了解,。（特別是中國供應(yīng)隱憂的“幽靈”）

　　2.IoT還處于起步階段，還有幾個(gè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)需要建設(shè),。其中大部分是與傳感器和邊緣網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的,。例如，傳感器需要進(jìn)行自配置和上下文感知,，因此不需要實(shí)施規(guī)劃來部署它們,。 這方面的工作正在進(jìn)行中，但目前尚無標(biāo)準(zhǔn),。目前的工作共識是,，隨著標(biāo)準(zhǔn)的編纂和實(shí)例化，在本十年期間,，IoT的實(shí)施將會演進(jìn),。 翻譯過來就是，IoT火車剛剛離開車站,，部署將在這十年結(jié)束時(shí)迅速開始加速,。

　　3.智能手機(jī)日益成為一個(gè)IoT邊緣設(shè)備。這是診斷和性能應(yīng)用程序的直接功能,，它們通過手機(jī)或連接的設(shè)備（如智能手表和性能帶）收集重要的醫(yī)療數(shù)據(jù),。在個(gè)領(lǐng)域的展示之一可能是為糖尿病患者開發(fā)血糖傳感器的蘋果（NASDAQ：AAPL）項(xiàng)目。

　　4.工業(yè)部署已經(jīng)并將繼續(xù)推動 IoT的早日采用,，因?yàn)檎谶M(jìn)行投資案例的令人信服的回報(bào)?，F(xiàn)在，大多數(shù)這些用例都是用傳感器直接到云架構(gòu)（sensor-direct-to-cloud ）來實(shí)現(xiàn)的，因此驅(qū)動數(shù)據(jù)中心的需求而不是邊緣,。隨著 IoT標(biāo)準(zhǔn)的成熟和應(yīng)用的不斷發(fā)展,，這將會發(fā)生改變。 據(jù)估計(jì),，到2022年,，這個(gè)市場的價(jià)值接近200億美元。

　　NAND—IoT的最大受益者

　　底線呢,？ IoT 數(shù)據(jù)的大量涌入,，將驅(qū)動內(nèi)存業(yè)務(wù)進(jìn)入21世紀(jì)20年代的十年。NAND供應(yīng)商將成為新興IoT浪潮的最大受益者,，因?yàn)樗牟ǚ逶谒奈槽E留下數(shù)據(jù),。據(jù)說，這種所謂的邊緣數(shù)據(jù)的規(guī)模是數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的幾倍,，Cisco/ IDC估計(jì)有5倍,。至少在接下來的10年里，應(yīng)用程序?qū)暇€,，這將導(dǎo)致大量的NAND需求,，而目前許多行業(yè)分析師并沒有預(yù)計(jì)到這一點(diǎn)。至少,，這一巨大的需求將推動整個(gè)行業(yè)的能力極限,，使其能夠找到足夠的資本支出來建造所需的晶圓廠(無論在中國還是在沒有中國的情況下)。在我的模型中,，最可能出現(xiàn)的情況是,，該行業(yè)正進(jìn)入一段時(shí)期——可能到明年，肯定是在2019年——NAND長期供應(yīng)不足,，其后果在這一點(diǎn)上很難被完全理解,。有一件事是肯定的——定價(jià)將是強(qiáng)勁的。這是我的模型展示的,。

　　要清楚的是,，2020年的“物聯(lián)網(wǎng)需求”大約是80EB的產(chǎn)能過剩，這大約是3D Gen 4生產(chǎn)的10萬瓦時(shí),。這是兩個(gè)晶圓廠,。中國怎么樣？不要指望中國騎兵會來救援,。如果他們正在生產(chǎn)可行的3D產(chǎn)品,，那么它們將在Gen 1或Gen 2生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品比現(xiàn)有技術(shù)的第4代產(chǎn)品的密度高四分之一,。 這對中國來說彌補(bǔ)差距是400k wpm,，這不太可能,。

　　DRAM呢？ 鑒于3D XP Gen2和Gen3路線圖以及其他電阻存儲器的預(yù)期商業(yè)化,，DRAM將不會為那些能夠更好地滿足IoT設(shè)備需求的替代品而痛苦。 （例如,，新的內(nèi)存是不揮發(fā)的,。）底線是，物聯(lián)網(wǎng)不太可能推動增量的DRAM需求,，除非我們預(yù)計(jì)在20世紀(jì)初期將要上線的新內(nèi)存不能像預(yù)期那樣出現(xiàn),。否則，我預(yù)計(jì)DRAM需求將在2021年的時(shí)間內(nèi)開始下滑,，因?yàn)?D XPoint Gen2 / 3引領(lǐng)的這些新內(nèi)存,，將從以前的DRAM配置中脫穎而出。這是Micron在上一次分析階段對這些新內(nèi)存的定位,。

　　請注意,，這種定位是否意味著IM XP產(chǎn)品系列的市場份額以及Micron“新內(nèi)存”的市場份額。如你所見,，XP的后代將比20世紀(jì)20年代期望的新一代ReRAM技術(shù)更快,、更廉價(jià)。即使如此,，Micron在這張幻燈片中清楚地表明,，XP將永遠(yuǎn)不會成為NAND的替代品——它仍然太貴了。取而代之的方案是,，以介于NAND和DRAM之間的中間位置替代和增加DRAM,。尚未公布的“新內(nèi)存”的成本略低于DRAM，但速度并不是那么快,。那么為什么要使用它,？它的持續(xù)性，可能對于IoT應(yīng)用來說將具有更大的吸引力,，因?yàn)樗墓β守?fù)載系數(shù)應(yīng)該遠(yuǎn)低于DRAM,。

　　留給Micron的是什么？兩個(gè)詞總結(jié)——增長和盈利,。誠然,，該公司將不得不在2020年的發(fā)展中管理DRAM的下滑，但是3D XPoint及其即將到來的下一代內(nèi)存應(yīng)該會隨著DRAM的下降而上升,。隨著需求方面重大問題的解決,，制造商的定價(jià)能力將會很強(qiáng)。那么這種情況下的風(fēng)險(xiǎn)在哪里呢,？一個(gè)詞——執(zhí)行,。 Micron仍然存在的核心問題是執(zhí)行。具體來說，我們什么時(shí)候可以看到XP Gen 2的發(fā)布和升級,？我們什么時(shí)候會看到Micron掀開“新內(nèi)存”的幕布,？ 我們不知道這些問題的答案，直到我們做了這樣的事,，并且獲得市場信心,，TAM可用于這些內(nèi)存，陪審團(tuán)將繼續(xù)留在外面,，不管NAND這個(gè)行業(yè)有多好,。

　　為什么必須建設(shè)自主存儲

　　目前，紫光旗下的長江存儲已經(jīng)研發(fā)出了國產(chǎn)32層堆棧的3D NAND Flash,，預(yù)計(jì)2018-2019年間量產(chǎn),，2020年技術(shù)上有望趕超國際先進(jìn)水平。2016年3月,，長江存儲啟動了武漢存儲器基地建設(shè),，總投資240億美元，計(jì)劃2018年投產(chǎn),，2020年形成月產(chǎn)能30萬片的規(guī)模,。但是與三星等國際先進(jìn)企業(yè)相比，無論是在技術(shù)上還是產(chǎn)能上,，長江存儲都還存在這不小的差距,。

　　正如之前所說，在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)的世界里,，NAND的應(yīng)用會非常廣泛,，作用也會愈發(fā)重要，出現(xiàn)的各種裝置和新興應(yīng)用都會用到NAND,。中國,，為了迎接即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，與世界攜手共同推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步,，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化與生態(tài)化,，就必須重視NAND技術(shù)，這也是中國必須建設(shè)自主存儲的原因,。否則,，技術(shù)上的受制于人，也將帶來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的受制于人,！